專利名稱：適用于tds-ofdm信號和tds單載波信號的統(tǒng)一接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更特別地，本發(fā)明涉及適用于時域同步正 交頻分復(fù)用(TDS-OFDM， Time Domain Synchronous-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信號和時域同步(TDS ， Time Domain Synchronous )
單載波信號的統(tǒng)一接收機。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 是已知公開的技術(shù)。授予Chang等人的、美國專利號為3,488,445的專利 描述了一個正交頻分復(fù)用的設(shè)備和方法，它在大量相互正交的載波上實現(xiàn) 大量數(shù)據(jù)信號的頻分復(fù)用，因此，子載波之間存在重疊，但頻帶受限，產(chǎn) 生的頻譜不存在信道間干擾(ICI, Interchannel Interference)和符號間干擾 (ISI, Intersymbol Interference)。每個信道的窄帶濾波器幅頻特性和相頻 特性由它們各自的對稱性所規(guī)定。為每個信號提供相同的抵抗信道噪聲的保護能力，仿佛每個信道中的信號通過不相關(guān)的媒介傳輸，并且通過降低 數(shù)據(jù)率去除符號間干擾。隨著信道數(shù)目的增加，總的數(shù)據(jù)率接近最大理論 值。
OFDM收發(fā)信機是已知公開的技術(shù)。授予Fattouche等人的、美國專 利號為5,282,222的專利描述了 一種允許多個無線收發(fā)信機相互交換信息 (數(shù)據(jù)、語音或視頻)方法。在第一個收發(fā)信機中，信息的第一個幀復(fù)用 到一個寬頻帶上，傳送給第二個收發(fā)信機。第二個收發(fā)信機接收和處理信 息。信息采用相移鍵控的差分編碼。另外，經(jīng)過預(yù)先選擇的時間間隔后， 第一個收發(fā)信機可以再次傳送信息。在預(yù)先選擇的時間間隔期間，第二個 收發(fā)信機可以用時分雙工方式和另外的收發(fā)信機交換信息。第二個收發(fā)信 機的信號處理包括估計發(fā)送信號的相位差和對發(fā)送信號進行預(yù)失真處理。 收發(fā)信機包括 一個用于信息編碼的編碼器、用于把信息復(fù)用到寬帶語音信 道上的寬帶頻分復(fù)用器，和用于復(fù)用信息上變換的本地振蕩器。設(shè)備包括 一個處理器，它對復(fù)用信息進行傅里葉變換，把信息變換到時間域進行傳 輸。
在OFDM中采用偽噪聲(PN, Pseudo-Noise )作為保護間隔(GI ， Guard Interval)是已知公開的技術(shù)。授予楊林等人的、美國專利號為 7,072,289的專利描述了在信號傳輸信道中存在時延的情況下， 一種估計傳 輸信號幀開始和/或結(jié)東定時的方法。每個信號幀都有一個偽隨機(PN) m 序列，其中PN序列滿足選擇的正交性和非相關(guān)。接收到的信號和PN序 列進行卷積，并從接收信號中減去PN序列，從而確定接收信號中PN序 列的開始和/或結(jié)束。PN序列用于定時恢復(fù)、載波恢復(fù)、信道傳輸特性估 計、接收信號幀同步，以及代替OFDM的保護間隔。已知的接收機通常只能接收OFDM信號，或者只能接收單載波信號。
換言之，兩種類型的接收通常不能結(jié)合。然而，即使兩種類型的接收機結(jié) 合了，兩種信號分別有自己單獨的信號通路。因此，眾望所歸的是有一種
集兩種接收機功能于一身的接收機(用于OFDM信號和單載波信號)，用 改進的或者簡單的方法實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了適用于TDS-OFDM信號及TDS單載波信號的統(tǒng) 一接收機。
適用于TDS-OFDM信號及TDS單載波信號的統(tǒng)一接收機，TDS單載 波信號通過逆傅立葉變換(IFT)模塊傳輸，而TDS-OFDM信號旁路過此 IFT模塊。
適合接收上述兩種信號的接收機。接收機擁有充分共享的電路或功能 模塊，除了逆傅立葉變換(IFT)模塊用于接收來自于信道平衡器的頻域信 號，然后轉(zhuǎn)換接收到的頻域信號成為時域信號，以及將IFT旁路的旁路器。 第一種類型信號和第二種類型信號充分共享電路或功能模塊；除 了逆傅立葉變換模塊，該模塊把信道頻域均衡后的頻域信號轉(zhuǎn)換為時域 信號；和
旁路掉IFT的旁路器。


附圖中的參考數(shù)字指相同或功能相似的基本單元，附圖和下面的詳細(xì) 描述一起構(gòu)成了一個整體，成為說明書的要素，并用于進一步闡述各種具 體實施例和解釋本發(fā)明的各種原理與優(yōu)點。圖1是本發(fā)明具體實施的一種接收機示意圖2是圖1中接收機的改進型示意圖； 圖3是本發(fā)明的流程圖。
專業(yè)人士需要的是將圖中的基本單元簡單明了地表示出來，是否按比 例描繪并不是必要的。例如，為了更好地幫助理解本發(fā)明的具體實施例， 可以把圖中某些基本單元的尺寸大小相對于其它單元進行夸大。
具體實施例方式
在詳細(xì)描述本發(fā)明具體實施細(xì)節(jié)之前，應(yīng)該注意到的是具體實施例存
在于方法步驟和裝置部件的組合之中，它涉及到由兩部分功能(用于OFDM 信號和單載波信號)通過改進后的或簡單化的方式組成的接收機。因此，
在圖中用常用符號給出了裝置部件和方法步驟，并詳細(xì)描述了那些有助于 理解本發(fā)明具體實施例的細(xì)節(jié)，以免對這些細(xì)節(jié)產(chǎn)生誤解，使本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員容易明白，并從中收益。
在本說明書中，相關(guān)的術(shù)語，例如第一和第二、頂部和底部，以及相 似的術(shù)語，可能會單獨使用，以區(qū)別不同的實體或處理，并不表示必須需 要或暗示這些實體或處理之間的關(guān)系或順序。術(shù)語"包括"、"由.....組成"， 或是任何與之相關(guān)的其他變形，意指包含非排它的結(jié)果。所以，由一系列 基本單元組成的處理、方法、文章或裝置不僅僅包含那些已經(jīng)指明了的基 本單元，也可能包含其它的基本單元，雖然這些單元沒有明確列在或?qū)儆?上述的處理、方法、文章或裝置。被"包括"所引述的基本單元，在沒有 更多限制的情況下，不排除在由基本單元構(gòu)成的處理、方法、文字或裝置 中存在另外相同的基本單元。這里所描述的本發(fā)明的具體實施例由一個或多個通常的處理器和唯一 的存儲程序指令構(gòu)成，程序指令控制一個或多個處理器，配合一定的非處 理器電路，去實現(xiàn)某些、大部分或者全部的用改進的或者簡單的方式組合
的兩種功能的接收機(用于OFDM信號和單載波信號)。非處理器電路可
能包括但不限于無線接收機、無線發(fā)射機、信號驅(qū)動器、時鐘電路、電源 電路和用戶輸入設(shè)備。同樣的，這些功能可以解釋為完成上述接收機的方 法步驟。作為替換選擇，某些或所有功能可以用沒有儲存程序指令的狀態(tài)
機實現(xiàn)，或者使用一個或多個專用集成電路(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)，在這些ASIC中 一個功能或一些功能的某種組合作為 定制邏輯來實現(xiàn)。當(dāng)然，這兩種方法也可以組合使用。因此，這里描述了 實現(xiàn)這些功能的方法和手段。更進一步，期望普通的技術(shù)人員經(jīng)過努力和 許多設(shè)計選擇后，例如有效的開發(fā)時間、當(dāng)前的技術(shù)和經(jīng)濟方面的考慮，在 這里所揭示的概念和原理指導(dǎo)下，能夠容易通過最少的實驗得到所述的軟 件指令、程序和集成電路(IC， Integrated Circuit)。
如圖1所示，就是實現(xiàn)以TDS-OFDM為基礎(chǔ)的LDPC系統(tǒng)接收機10。 換句話說，圖1是以框圖來說明基于TDS-OFDM的低密度奇偶校驗 (LDPC， Low Density Parity Check)接收機10的功能模塊圖。這里的解調(diào) 遵循TDS-OFDM調(diào)制原理。誤碼糾錯機制基于LDPC。接收機10的首要 目的是在有噪聲系統(tǒng)中的信號檢測，發(fā)射機發(fā)送波形的有限集合，而接收 機用信號處理技術(shù)再生發(fā)射機發(fā)送的離散信號的有限集合。
圖1中的方框圖闡述了接收機10的信號及關(guān)鍵的處理步驟。這里假 設(shè)接收機10的輸入信號12是下變換的數(shù)字信號。接收機10的輸出信號 14是運動圖像專家組標(biāo)準(zhǔn)-2 (MPEG-2)格式的傳送流。更具體的說，射 頻(RF, Radio Frequency)輸入信號16被RF調(diào)諧器18接收，然后把RF信號下變換到低中頻或零中頻信號12。低中頻信號或零中頻信號12作 為模擬信號或數(shù)字信號(通過可選的模數(shù)轉(zhuǎn)換器20)提供給接收機IO。
在接收機10中，中頻信號轉(zhuǎn)換到基帶信號22。然后，根據(jù)TDS-OFDM 調(diào)制方案中LDPC的參數(shù)完成TDS-OFDM解調(diào)。信道估計24和相關(guān)模塊 26的輸出送到時域解交織器28，然后送到前向糾錯模塊。接收機10的輸 出信號14是包括了有效數(shù)據(jù)、同步信號、時鐘信號的并行或串行MPEG-2 傳送流。接收機10的配置參數(shù)可以自動探測或者自動編程控制或者手動設(shè) 置。接收機10主要的配置參數(shù)包括(1 )子載波調(diào)制方式四相移鍵控
(QPSK, Quad Phase Shift Keying) 、 16正交幅度調(diào)制(QAM ， Quadrature Amplitude Modulation)和64QAM; (2)前向糾錯碼率0.4、 0.6和0.8;
(3)保護間隔420或945個符號；(4)時域解交織模式0、 240或720 個符號；(5)控制幀探測；和(6)信道帶寬6、 7或8MHz。 下面描述接收機10的各功能模塊。
自動增益控制(AGC， Automatic Gain Control)模塊30將輸入的數(shù)字 化的信號強度和參考數(shù)據(jù)進行比較，把得到的差值進行濾波，濾波器值32 用于控制調(diào)諧器18的放大增益。調(diào)諧器提供的模擬信號12由模數(shù)轉(zhuǎn)換器 20釆樣，信號最終為中心頻率較低的中頻IF信號。例如，以30.4MHz釆 樣一個36MHz中頻IF信號，結(jié)果是生成一個中心頻率為5.6MHz信號。 中頻到基帶模塊22將這個更低的中頻信號轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)基帶信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換 器ADC20使用固定采樣率。使用模塊22中的內(nèi)插器完成從固定釆樣率至 OFDM采樣率的轉(zhuǎn)變。時鐘恢復(fù)模塊33估算時間誤差及對誤差濾波，然后 驅(qū)動數(shù)控振蕩器(NCO, Numerically Controlled Oscillator)(圖中未示出)， 以此控制釆樣轉(zhuǎn)換器中的內(nèi)插器所使用的釆樣定時校準(zhǔn)。輸入信號12可能有頻率偏移。自動頻率控制模塊34計算頻率偏移，
并調(diào)整中頻到基帶的參考中頻頻率。為了提高捕獲范圍和跟蹤性能，頻率
控制由兩個步驟完成的粗調(diào)和細(xì)調(diào)。因為發(fā)射信號是由平方根升余弦濾 波器成形，所以接收信號要進行相同的處理。眾所周知在TDS-OFDM系統(tǒng) 中離散傅立葉逆變換(IDFT, Inverse Discrete Fourier Transform)符號之前 包括一個PN序列。通過把本地產(chǎn)生的PN序列和輸入信號做相關(guān)運算，很 容易找到相關(guān)峰(由此就可以確定幀頭)及頻率偏置和時間誤差等同步信 息。信道時域響應(yīng)基于已經(jīng)獲得的信號相關(guān)。頻率響應(yīng)由時域響應(yīng)經(jīng)過快 速傅立葉變換(FFT, Fast Fourier Transform)變換得到。
在TDS-OFDM系統(tǒng)中，PN序列取代了傳統(tǒng)的循環(huán)前綴填充。這樣就 需要刪除PN序列，并恢復(fù)被信道擴展的OFDM符號。模塊36恢復(fù)了傳 統(tǒng)的OFDM符號，它使用了一個抽頭的均衡器。FFT模塊38實現(xiàn)了 3780 點的FFT。對基于信道頻率響應(yīng)的FFT 38變換數(shù)據(jù)進行信道均衡40。去 旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)和信道狀態(tài)信息送給前向糾錯(FEC, Forward Error Correction)做進一步處理。
在TDS-OFDM接收機10中，時域解交織器28用于提高對脈沖噪聲的 抵抗性。時域解交織器28是卷積解交織器，它需要B^B-l^M/2大小的存 儲器，這里B是交織寬度，M是交織深度。對于TDS-OFDM接收機10的 具體實施例，有兩種時域解交織模式，模式l, B=52， M=240;模式2， B=52, M=720。
對于解碼來說，LDPC解碼器42是軟判決迭代解碼器，例如，由發(fā)射 機(圖中未示出)提供的準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗碼(QC-LDPC， Quasi-Cyclic Low Density Parity Check) 。 LDPC解碼器42配置為3種不同的QC-LDPC 碼率(即碼率0.4、碼率0.6和碼率0.8),三種碼率共享相同的硬件電路。當(dāng)?shù)^程達到了規(guī)定的最大迭代次數(shù)(全部迭代)時，或當(dāng)在錯誤檢測 和錯誤糾正處理中沒有了誤碼(部分迭代)時，迭代過程就會結(jié)束。TDS-OFDM調(diào)制/解調(diào)制系統(tǒng)是基于多種調(diào)制方案(QPSK、 16QAM、 64QAM)和多種編碼碼率(0.4、 0.6和0.8)的多碼率系統(tǒng)，期中QPSK 代表四相移鍵控，QAM代表正交幅度調(diào)制。博斯-喬赫里-霍克文黑姆碼 (BCH, Bose, Chaudhuri & Hocquenghem Type of Code )解碼器46是按比 特輸出。根據(jù)不同的調(diào)制方案和編碼碼率，速率轉(zhuǎn)換模塊把BCH解碼器 46的比特輸出組合為字節(jié)(byte),同時調(diào)整字節(jié)輸出時鐘的速率，使接 收機10的MPEG包輸出在整個解調(diào)制/解碼過程中保持均勻的分配。BCH解碼器46是為BCH( 1023， 1013)的縮短二進制BCH編碼BCH (762, 752)的解碼而設(shè)計的，其生成多項式是x^+^+l。因為發(fā)射機中的數(shù)據(jù)在BCH編碼器(圖中未示出)之前已經(jīng)使用偽 隨機(PN, Pseudo-Random)序列進行了隨機化，所以，由LDPC/BCH解 碼器46產(chǎn)生的糾錯數(shù)據(jù)必須要去隨機化。PN序列的生成多項式為 l + x14+x15 ,其初始條件為100101010000000。解擾器48會在每個信號幀 復(fù)位到初始狀態(tài)。另外，解擾器48會一直自由運行，直到下一次復(fù)位。最 低的8位要和輸入字節(jié)流作異或運算。下面描述數(shù)據(jù)流通過解調(diào)器不同模塊的情況。接收的RF信息16由數(shù) 字地面調(diào)諧器18進行處理，調(diào)諧器選擇需要解調(diào)信號的帶寬及頻率，并把 信號16下變換到基帶或低中頻信號。然后下變換得到的信息12通過模數(shù) 字轉(zhuǎn)換器20變換到數(shù)字域?；鶐盘柦?jīng)過釆樣率轉(zhuǎn)換器50的處理后轉(zhuǎn)換為符號。保護間隔中的 PN信息與本地產(chǎn)生的PN序列作相關(guān)運算，得到時域沖擊響應(yīng)。時域沖擊 響應(yīng)的FFT變換提供頻率估計和接收信號的校正。提取接收數(shù)據(jù)中的OFDM符號，并通過3780 點的FFT變換38,得到了頻域里的符號信息。使用前面所得到的信道估計 信息，對OFDM符號進行均衡處理，然后送到FEC解碼器。在FEC解碼器部分，時域解交織模塊28實現(xiàn)了傳輸符號序列的去卷 積交織，接著把這3780個點的塊送到內(nèi)碼LDPC解碼器42。 LDPC解碼器 42和BCH解碼器46以串聯(lián)工作方式接收精確的3780個符號，去掉36個 傳輸參數(shù)信號(TPS， Transmission Parameter Signal)符號后，處理剩下的 3744個符號，并恢復(fù)發(fā)射的傳輸流信息。速率轉(zhuǎn)換器44調(diào)整輸出數(shù)據(jù)速 率，解擾器48重建發(fā)射的碼流信息。連接到接收機10的外部存儲器52為這部分預(yù)先設(shè)定的功能或需求提供了存儲空間。圖2描述的是圖1的一個專門的例子60。控制器62通過接收機10的 信號路徑跟蹤傳輸信號的類型，并且確定傳輸信號的類型。比如，控制器 62測定在特定時間或時間周期內(nèi)特殊信號是否通過信道均衡器40,從而確 定信號類型是OFDM信號還是單載波信號。如果信號是單載波形式，那 么信號將通過逆傅立葉變換器64通道。通過逆傅立葉變換器64變到時域， 逆變換后的信號送給時域解交織器28完成時域解交織。否則，控制器62 直接把信號送到時域解交織器28,從而旁路逆傅立葉變換器64。值得注意 的是時域解交織器28應(yīng)該被看作幀間解交織器?？刂破?2既可以通過信 道均衡器40,也可以通過圖1中接收機10的其他部件66確定信號類型。 正如所看到的那樣，有時接收到的信號可能有相同的帶寬，但信號是不同 類型的，例如第一個信號是OFDM形式，而第二個信號是單載波形式。本 發(fā)明希望在接收機10中通過共享許多部件，盡可能最大效率地接收兩種信 號類型。本發(fā)明的流程圖70如圖3所示。圖3中有一個信道均衡器40 (步驟 72)，它可能是接收機10的現(xiàn)有的部件。對當(dāng)前或隨后的均衡器輸出做一 個判決，以確定信號是什么類型(步驟74)。這個判決可以由控制器62 通過信道均衡器40或者可能與此方案類似的其他的部件66實現(xiàn)。如果確 定信號為第一種類型的信號，即單載波類型，則信號經(jīng)逆傅立葉變換成為 時域信號(步驟76)，然后逆變換的信號送往時域解交織(步驟78)。然 而，如果信號是第二種類型的信號，即OFDM信號，則跳過步驟76,并且 信號直接到時域解交織(步驟78)。本發(fā)明提供了 一個適用于接收OFDM信號和單載波信號的接收機的方 法和具體實施例。接收機充分共享電路或功能模塊，除了逆傅立葉變換 (IFT)模塊和IFT旁路外，IFT模塊把信道頻域均衡后的頻域信號轉(zhuǎn)換 為時域信號。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不 限制于上述實施例，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的精神和范圍情況下，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可作出各種修改或改變。因此，本說明書和框圖是說 明性而非限制性的，同時，所有修改都包含在本發(fā)明的范圍中。好處、優(yōu) 點、何題的解決方案以及可能產(chǎn)生好處、優(yōu)點或產(chǎn)生解決方案或者變得更 明確的解決方案的任何基本單元，都不會作為任何或全部權(quán)利要求中重要 的、必需的或者本質(zhì)的特性或原理來加以解釋。后面的權(quán)利要求，包括本 申請未定期間的任何改正以及與頒布的那些權(quán)利要求的所有的等同權(quán)利， 單獨地定義了本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種適合于接收第一種類型信號及第二種類型信號的接收機，其特征在于，包括第一種信號和第二種信號充分共享電路或功能模塊；除了IFT模塊，該模塊把信道頻域均衡后的頻域信號轉(zhuǎn)換為時域信號；和旁路掉IFT的旁路器。
2. 如權(quán)利要求1所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信號 的接收機，其特征在于，進一步包含判斷接收信號是OFDM信號還是單載 波信號的判決方法。
3. 如權(quán)利要求1所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信號 的接收機，其特征在于，所述第一種類型信號由TDS-OFDM信號組成。
4. 如權(quán)利要求1所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信號 的接收機，其特征在于，所述第二種類型信號由TDS單載波信號組成。
5. 如權(quán)利要求1所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信號 的接收機，其特征在于，所述IFT模塊包含IFFT模塊。
6. 如權(quán)利要求1所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信號 的接收機，其特征在于，單載波信號經(jīng)過IFT模塊進行逆傅立葉變換。
7. 如權(quán)利要求1所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信號 的接收機，其特征在于，OFDM信號旁路IFT模塊。
8. —種適合于接收第一種信號及第二種信號的接收機的處理方法，其 特征在于，包括以下步驟第一種信號和第二種信號充分共享電路或功能模塊；除了 IFT模塊，該模塊把信道頻域均衡后的頻域信號轉(zhuǎn)換為時域信號；和旁路掉IFT的旁路器。
9. 如權(quán)利要求8所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信號 的接收機的處理方法，其特征在于，進一步包含判斷接收信號是OFDM信 號還是單載波信號的判決方法。
10. 如權(quán)利要求8所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信 號的接收機的處理方法，其特征在于，所述第一種類型信號由TDS-OFDM 信號組成。
11. 如權(quán)利要求8所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信 號的接收機的處理方法，其特征在于，所述第二種類型信號由TDS單載波 信號組成。
12. 如權(quán)利要求8所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信 號的接收機的處理方法，其特征在于，所述IFT模塊包含IFFT模塊。
13. 如權(quán)利要求8所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信 號的接收機的處理方法，其特征在于，單載波信號經(jīng)過IFT模塊進行逆傅 立葉變換。
14. 如權(quán)利要求8所述的適合于接收第一種類型信號及第二種類型信 號的接收機的處理方法，其特征在于，OFDM信號旁路IFT模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及適用于TDS-OFDM信號和TDS單載波信號的統(tǒng)一接收機，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述的接收機適合于接收OFDM多載波和單載波兩種信號。接收機充分共享電路或功能模塊，除了逆傅里葉變換模塊和IFT旁路外，IFT模塊把信道頻域均衡后的頻域信號轉(zhuǎn)換為時域信號。
文檔編號H04B1/707GK101286755SQ20071013001
公開日2008年10月15日 申請日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者林 楊 申請人:北京凌訊華業(yè)科技有限公司